地球化学实习作业.doc

理论地球化学与应用地球化学实习作业成都理工大学资源工程教研室2001年8月24目 录实习一 稀土元素分配型式及地球化学参数的计算 1实习二 原生晕垂直分带序列的确定 2实习三 用方差分析评价化探数据的质量 5实习四 概率分布型式的检验及背景值和异常下限的确定 8实习五 趋势分析在地球化学中的应用 11实习六 回归分析在地球化学中的应用 17实习七 判别分析在地球化学中的应用 18实习八 聚类分析在地球化学中的应用 19实习九 异常解释评价 20附 言：这是在以往实习作业的基础上，为适应新的计算机程序，补充了部分新的化探数据。本讲义由李佑国编写，适合在本校上“理论地球化学与应用地球化学”课程的各个专业使用。如有不妥之处，敬请告诉编者，以便修正。实习一 稀土元素分配型式及地球化学参数的计算 一、实习目的由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从LaLu逐渐增大，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。 二、实习内容某地区的岩浆岩种类极为发育（表1和表1），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。两种方法所得到的稀土元素参数表11岩浆岩稀土元素成分表（10-6）序号LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu2.976.51.075.01.260.680.750.140.990.230.680.110.720.12230.468.26.4323.14.910.246.281.117.461.634.660.704.430.73722.542.55.1619.33.50.652.610.432.690.551.460.21.20.1878.315918.067.610.60.7359.01.438.641.694.370.593.360.5389.922.43.1814.13.11.143.170.563.760.822.350.362.240.378注：橄榄苏长岩，钾长花岗岩，H型花岗岩，A型花岗岩，石英闪长岩(M型花岗岩)。稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。表12岩浆岩稀土元素成分表（10-6）样号LaCeNdSmEuTbYbLu岩石名称D336H1460.510.52.50.190.612.70.45钾长花岗岩P57H3979.732.05.820.461.113.830.67钾长花岗岩P1305H2.623.052.51.630.550.260.950.17橄榄辉长岩注：表中数据由中子活化方法分析实习二 原生晕垂直分带序列的确定 一、 目的与要求原生晕的分带性特征，尤其是垂直分带是原生晕特征的重大发现。它无论在地球化学理论方面，还是地球化学找矿的实践方面具有重大的意义。本次实习要求掌握原生晕垂直分带序列确定的常用方法。 二、实习内容 某铅锌矿区经地球化学勘查后，选择了矿区一条有代表性的勘探剖面100线，如图21所示。图21 100勘探线剖面示意图根据分析测试数据，计算出原生晕样品线金属量原始数据如表2-1所示，请求出该矿区原生晕垂直分带系列，其步骤如下：1.首先将将原始数据标准化（表2-2）2.计算分带指数（表2-3）表21 100线指示元素线金属量表元素 标高 250（米）150（米）50（米）50（米）150（米）Pb79.8342.65259.4444.598.77Zn116.5256.71323.5154.728.13Ag0.71010.14500.13590.14760.1084Cd0.32402.4640.26321.1920.1012Sn0.34870.33300.87920.67950.3870As2.3241.1452.9691.5921.36Cu1.4314.9682.9861.6333.515Mo0.04820.1370.08190.04410.1953表2-2 标准化线金属量表元 素标准化系数250（米）150（米）50（米）50（米）150（米）PbZnAgCdSnAsCuMo表2-3 分带指数表元素 标高 250（米）150（米）50（米）50（米）150（米）PbZnAgCdSnAsCuMo3. 列出初步的分带序列（自前缘至尾部）为：4. 对于同一标高出现两个以上元素分带指数最大值，则进一步计算G及G值，根据G值确定出该矿区完整的原生晕垂直分带序列（自前缘至尾部）为：实习三 用方差分析评价化探数据的质量 一、实习目的练习用两因素方差分析和三因素方差分析方法评价数据的质量是否满足化探之要求。 二、实习内容某区为了评价采样和Zn元素的分析质量，对100个样品分析了两次（表3-1）。在另一个地区，原始样和检查样共采样两批次，且每个样分析两次，所得数据如表3-2所示。表3-1 四川省白玉县某矿区土壤Zn元素重复分析结果（单位：10-6）第一次分析第二次分析第一次分析第二次分析第一次分析第二次分析第一次分析第二次分析102851961823763646726291131001971793803846766351321251982353843956827191401231991863853606856881441672001974304076896431471452272024384596916871481742442574404316957461501582482384464867017191511432532464514267067431521342542474544457126751551682903054574617186881571503063344604657887521591763123264774797918531601653142915555348758941671493162985634988818621691963203405906158969631701783373346045839049471721773403456076349089561771623513866086101077965178201354329629640108812001801613573026326461104108718318936732863460112801350190173368363641351153011331932163703906496231598170519422337435865170224312950表3-2 四川省白玉县农都柯矿区土壤现场X荧光测量结果（单位：荧光强度）样 品序 号土壤AuI（亲铜元素总量）土壤Cu含量第一次采样第二次采样第一次采样第二次采样1次分析2次分析1次分析2次分析1次分析2次分析1次分析2次分析158625156185151528088757511141416385779085181738234545656591631512568565457181518965858818031715127666059681217171587169837710181615969726860105231610666762611313177115852565814181518126558665714171716135058565513159231454575151197221715636954591711171916566450579111314175270605220161015185456566113161617196156605215161115205557635971318142154564549134189225163635714171616236564605761399245554606110151010251691762182141912161926686562671515416276870636019818528676465647111316295657575875201030625857601365931576057501017181432555651611311141933605857535191015345260575515181683555594955191312133657475661691016375350524722161353849535456161371239564765421515116409210113112818161823对表3-1用两因素方差分析方法，评价Zn元素重复分析的质量。对表3-2用三因素方差分析方法，评价AuI和Cu元素的采样误差、分析误差的相对大小；通过元素自然变化的方差大小，进一步评价数据质量。请分析该批数据能否利用？ 三、作业1. 两因素方差分析表3-3 方差分析表离差来源离差平方和自由度方差F值F差异显著性采样点偶然误差分析间偶然误差MSe%=对数据质量作出评价，并说明依据。2. 三因素方差分析表3-4 方差分析表离差来源离差平方和自由度方差F值F差异显著性表3-5 方差分量表层 次差 值样 本 大 小方 差 分 量采样点S2=样 品S2=分 析S2=对数据质量作出评价，并说明评价依据实习四 概率分布型式的检验及背景值和异常下限的确定 一、实习目的练习用概率格子法和计算法检验概率分布型式及求背景值和异常下限 二、实习内容1.某区土壤地球化学测量获得一批背景一区Zn分析数据，如表41所示，请用正态概率格子法检验分布型式，并确定背景值和异常下限。表4-1 某地区土壤Zn元素分析结果 （单位：10-6）353025205060203040456020252020556070806550408710303515303515108306570809570657545353040202525354035302025304550101515252030102525204520304550352525205030354030455035202020202035202010951040104010102.云南某地一地层中的Ni元素土壤地球化学测量分析结果如表42 ，请用统计法检验分布型式和确定背景值和异常下限。表4-2 云南某地土壤Ni元素分析结果 （单位：10-6）354040451540605050100405030502030355570652015020301530553065502030204020357060605015357030258060607065254080100353550355510025851001004020603045100353070705050806020100304035100606055504010040855080402055404512535503010030355565401545353010060405040453065403080205050804524753040107070408045134654030507060558515013456010040606010100150386540708060256010050155753035100203060401502335403040354025501501553540502035505540150208三、实习作业1.概率格子法表43 各数据组的频率、累计频率、概率等统计表 （Dn = ）分组间隔频数f频率f累计频率f值概率F()%临界曲线（上）临界曲线（下）（1） 在计算机上绘制累计频率点、理论值线和临界曲线（2）确定概率分布型式为：（3）求出背景值和异常下限 C0= CA=2. 计算法（1）偏度和峰度值 r1= r2=（2）检验是否服从正态（对数正态）分布，并说明依据：r1的临界值= r2的临界值=（3）列出背景值和异常下限 C0= CA=实习五 趋势分析在地球化学中的应用 一、实习目的练习用多项式拟合趋势面分析方法和两窗口移动平均趋势分析方法，求出背景的变化趋势和地球化学异常，并结合地质情况，对背景的变化趋势和异常作出适当的解释。练习用Surfer软件对不规则测网化探数据进行综合处理。 二、实习内容1. 某地的地质简图如图51所示，在该区进行了1：50000土壤地球化学测量，线距为500米，点距100米。Au元素经网格化（11 cm2）后的数据见表51，请用此批数据分别用趋势面分析和移动平均法进行处理。2. 四川省白玉县有热沟位于呷村矿床外围，属于“呷村式”银多金属矿床的重要成矿远景区（地表覆盖严重）。在该区进行了240m2040m规格的土壤地球化学测量，其部分分析成果列于表52中，表中X值和Y值为相对坐标（单位：米），Cu和Zn的含量单位为10-6。请将此批数据用Golden Software surfer软件画出Cu和Zn元素的含量等值线图，并在图上标出图名、图例、比例尺、采样点位置等。 三、实习作业1.趋势面分析（1）趋势图（显示在屏幕上或储存到文件中） 拟合优度C=（2）异常图异常点数 ND=手工画出异常点分布图异常解释评价：对异常进行分类、编号、并结合该区地质、地球化学和自然地理（地形、气候等）特征对背景值和异常的分布规律作出解释，指出该区找矿的远景地段。2.两窗口移动平均趋势法通过.surfer软件Grid菜单下Matrix Smooth命令和Math等命令来完成。3.surfer软件直接成图表5-1 某地土壤Au元素网格化数据表（单位：10-9）样号测线号 1234567891011121313.4051.4703.0823.1000.8556.1987.2302.5751.78027.8271.4904.98015.81823.8581.1863.0921.5409.2827.61215.2682.8482.0986.5723.9882.3422.31436.0004.5143.5503.25464.06630.1365.81810.00853.1685.9541.0722.6943.04842.8648.0722.9182.72021.16410.79431.74651.87417.9182.6362.8641.5541.27253.0885.1903.54413.90212.5564.26829.1946.39413.5767.2042.9402.2520.72061.1723.56211.6206.5024.25613.18834.57869.47445.1707.4527.0465.5961.21271.2203.1606.0741.2882.9162.1505.97211.99221.45617.18813.3247.7262.20082.0082.6801.0370.7449.3701.5402.3388.5847.3869.98616.10020.5423.24091.9246.8443.8322.7668.2201.9084.8122.69222.7804.34814.2282.8540.7901020.4645.4827.69010.1722.48811.58619.05818.6946.8404.3981.8242.3181.2221112.53019.3825.2044.3263.7821.5862.0541.3847.4044.9861.4560.6983.732125.8302.9002.0903.0761.0341.9841.6541.6441.2462.2961.4960.9802.934132.5706.12614.6943.3162.2900.8581.3161.0020.6683.8901.9161.4821.820141.9262.7582.9061.663.1021.8163.3500.9441.7622.9821.2660.9704.516表5-2 四川省白玉县有热沟地区土壤地球化学测量结果Y值X值CuZnY值X值CuZnY值X值CuZn19209207535612006809021472082078246192094077191120072064352720800712381920960873481200740846237207808926519209807133312007508848572076089383192010006816012007608456872074010234319201020701831200770795127207209535219201040751481200780835797207009053119201060911861200790861807206808039219201080961851200800707887206608327919201100992581200820746887206408528419201120697212008409560772060090299192011401011641200860883014806009628419201160717712008807017748064086230192011808614412009008827048068088294192012008216012009207124848070010528519201220701211200940873514807208822519201240771701200960822834807408935019201260899412009808429348076089255192012808211312001000792824807808017719201300701391200102089277480800911941920132083106120010809016648082085201168060098171120011009012348084094171168062076194120011207612348086080198168064086123120011408710548088092166168066059182120011608810448090083191168068055183120011807512548092079181168070089208120012008013248094087157168072070201120012209119348096073119168074098184120012409312748098084149168075086148120012608813848010001052521680760802031200128091143480102091192168077080235120013009513448010408115816807808317412001320101119480108071113168079086245960600932454801100841811680800793289606208125748011209212116808207951096066063148480114089128168084084396960680772044801160859216808609261796070091483480120081119168088075701960720722614801240831051680900927369607407525048012808613716809201008289607507626648013208787168094082357960760802282406409338716809608418896077079210240680894831680980781509607808329524072085266168010008916496079081310240760732601680102010414096080086400240800932391680104085127960820114292240840813001680106083106960840274284240880102150168010809112096088078147240900981751680110075135960900961762409207214916801120851479609208932024094080185168011407322696094085248240960751221680116075165960960983122409808026216801180702239609808935824010008873168012006818396010009317524010209213014406007917696010208321324010407019714406208012996010408729124010808113514406406710696010607921324011201191581440660848429601080792102401160832201440680706659601100932912401200881061440720693109601120821952401240949214407409334096011401061662401280928014407508014996011607017924013206911614407608215896011809223106008327514407809157896012009218006207024214407901025309601220792250640873341440800131477960124087221066072332144082010853396012608518006809732814408607488396012808915407009528914408801003659601300761610720632181440900805379601320662100740851921440940874207201320938907608530314409607616372013008412407808214914409809324972012807310008008221514401000644247201260971260820511651440102093997201240761510840632811440104093108720122067730860851871440106067154720120082660880762591440108072130720118067114090075206144011009016172011606416209208013314401120851367201140831380940602241440114083159720112083184096071333144011609012372011001012920980832721440118088150720108084208010007213614401200698272010607716501020889114401220841487201040822120104067152144012408689720100086282010806056144012808521872098086260011207518514401300691637209607522701160791211440132085125720940891790120071166120060090141720920972820124078163120062092234720900642530128088134120066083224720840802530132053112实习六 回归分析在地球化学中的应用 一、实习目的练习用逐步回归分析的方法研究化探各种指标之间的定量关系。 二、实习内容四川某铂族元素矿区，该矿区内的基性、超基性岩浆岩具有明显的铂族元素矿化特征（表61），请用逐步回归分析方法，求出Pt含量与其它元素的回归方程。表61 某矿区基性、超基性岩与铂族元素矿化有关的元素含量表CuNiSFeOTMgOH2O+CO2AuAgPdPt1092005011.0710.833.30.581.3957720.484542011.439.437.520.212.591467.3254.913493209.086.866.744.091.272659.8624.543334010.77.847.140.130.38720.431038296964011.42206.174.312.9239105139231629644012.0513.918.45.9718.44637397.1154873354010.9719.615.485.446.548013.744.929518575011.4216.948.35.914.5553832.957.823398011011.6920.987.781.344.6712847.362.920310294010.9316.867.455.85.9525928.2401423322010.7911.077.44.011.711107.5170.5113200819010.711.370.680.241.73856.06310147900140010.7924.85.120.454.681055.8373.6608899224120016.2824.24.580.27179233616251229029813012.069.324.720.221.02641.2813661377011.157.444.860.20.83552.2625.843148010.447.922.580.210.51376.4713335012180015.215.481.480.544.241549.3386.821052115012.054.591.851.023.6614913.54266单位：ppm单位：%单位：ppb 二、实习结果解释（写出回归方程）实习七 判别分析在地球化学中的应用 一、实习目的练习用逐步判别分析方法来判断未知样品的归属。 二、实习内容安徽某地的铁帽中，有些是已知有价值的， 有些是已知无价值的。有些是属于未知铁帽。上述采样分析结果见表7-1，请用逐步判别分析方法对其中未知属性的铁帽作判别。表71 安徽某地区铁帽化学成分表 （单位：10-6）类别序号CuAgAuPbZnNiMoMnCo有价值170801.40.1318059013321301233402.60.3435301079604328201.62.852270682502432708.50.1754089015372604528203.80.726136017739001663